(57)【要約】【課題】簡単な構造でドライルーム内の湿分負荷変動に対応することのでき、消費エネルギーを抑えたドライルーム装置を提供する。【解決手段】ドライルームからの還気の一部をドライルーム前室に通し、前室の湿度を外気より低湿度とすることにより、ドライルームへの人の入退室による湿分負荷変動に対応するようにした。また、前室からの排気を還気としてドライルーム装置に戻すことにより乾燥空気の無駄な消費を減らして消費エネルギーを抑えるようにした。【選択図】図１
2013081900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前室を有するドライルーム装置であって、ドライルームからの還気と、ドライルームから前室に給気され前室から回収される還気とを合流させ、さらに冷却式除湿装置にて除湿された外気を合流させて、少なくとも処理ゾーンと再生ゾーンを有する吸着ロータ式除湿装置を通して除湿した空気を、ドライルーム内に給気することを特徴とするドライルーム装置。
【請求項２】
請求項１のドライルーム装置であって、ドライルームと前室からの還気とを合流させる部分に、三方ダンパまたは夫々ダンパを設置して、ドライルームからの還気と前室からの還気風量割合を可変できるような構成として、前室入口ドア及びドライルーム入口ドアの開閉を検出する装置からの信号によってドライルームからの還気と前室からの還気量を制御するように構成したことを特徴とするドライルーム装置。
【請求項３】
請求項１及び２のドライルーム装置であって、前室ドアの開閉時に、前室からの還気ダンパを絞って、全量または大部分の還気がドライルームから還気されるようにし、またドライルームドアの開閉時には前室からの還気量が多くなるようにダンパを制御し、かつ前室とドライルームドアが同時に開閉できないようにしたことを特徴とするドライルーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低露点乾燥空気の供給されるドライルーム装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウム電池の製造プラントは、除湿を行わないとリチウム電池の品質に問題を生じる。つまりリチウムは水分と強く反応をするものであり、リチウム電池の製造プラントは露点を摂氏マイナス４０度以下（以降、温度は全て「摂氏」とする）に設定する必要がある。
【０００３】
このようにリチウム電池の製造に適した低露点のドライルーム環境を作るには、低湿度でしかも電極材料に悪影響を与えるガス成分の極力少ない雰囲気で生産する必要がある。その方法として、液体窒素を気化させプラント内の空気を窒素と置換させるか、湿気吸着剤を用いた吸着式の除湿装置を用いる手段が一般的である。しかし空気を窒素で置換する方法では、窒息の危険性からプラント内に人が入ることができなくなるという問題があり、さらにランニングコストが高いため、冷却式と組み合わせた吸着式のドライルーム装置を用いるのが現実的であり、多くのプラントがこの手段を用いている。
【０００４】
あるいは、特許文献２に開示されたように、炭酸ガスが製造雰囲気中に多く存在するとリチウム電池の品質に影響する事が示されている。リチウム− 金属複合酸化物の表面に炭酸リチウムが存在すると、電池反応、特に放電時に、リチウム− 金属複合酸化物の表面のリチウムイオンの出入り口、すなわち粒子表面に露出した結晶構造のｃ 軸に垂直な断面（ Ｎ ｉ 層、Ｏ 層、Ｌ ｉ 層の層状構造における層断面） を被覆し、リチウムイオンの出入りを阻害する一因となる。これは、初期放電容量、不可逆容量、高温出力または低温出力などに大きく影響し、特に低温出力を低下させる原因となると考えられる。この炭酸リチウムは、酸化リチウム或いは水酸化リチウムが、表面あるいはその近傍で空気中の炭酸ガスと反応したものと考えられ、その対策として、炭酸ガス除去機能を付加した除湿装置を開発導入する動きも出ている。
【０００５】
このようにリチウム電池の製造ラインは、性能を向上させるために、種々の空気条件の制約を受ける。その一方で、リチウム電池の製造コストをできるだけ低くするという要請から、製造過程での消費エネルギーもできるだけ低くする必要があるため、ドライルーム装置の能力を維持しつつ省エネルギーをはかる必要がある。一方で外気の湿分や汚染物質がドライルーム内に入ってこないようするためにドライルーム内を陽圧にして、還気量より多い除湿空気をドライルームに給気し、余分の空気を陽圧排気口からドライルーム外へ排気している。このようにすることによって排気量がバッファーとなって、ドライルームへの人の入退室による室内の圧力変動を吸収する事ができるが、省エネの観点からはエネルギーロスになっていた。
【０００６】
上記のようにリチウム電池の製造ラインの空気条件は厳しく管理されており、管理されたドライルームの中で生産が行われている。このようなドライルームへ例えば作業員が出入りすると、その入退室による湿分負荷変動に精度よく対応することは省エネルギーの観点からも重要で、このような要請に対し、特許文献１に開示された技術があった。
【０００７】
この特許文献１に開示されたものは、ドライルーム内の人数や処理空気の温湿度によって処理空気の送風量を調整し、消費エネルギーを抑えるものである。
【０００８】
ただ、特許文献１に開示されたものは、制御方法や装置自体が複雑になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−３０７５０８号公報
【特許文献２】特開２００４−２１４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、簡単な装置でドライルームへの人の入退室による湿分負荷変動に対応し、消費エネルギーが少ないドライルーム装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ドライルームからの還気の一部をドライルームの前室（ドライルームに人が出入りする場合に、ドライルームと外との間で空気が混合しないように設けたチャンバーを「前室」と称する。）に通し、ドライルーム内の室圧と外圧との圧力差を室内が一定の陽圧となるようにしながら外気の侵入を防止し、省エネルギー性を向上させる事を最も主要な特徴とする。
本発明は図のように構成され、ドライルームからの還気と、ドライルームからダクトを介して前室に給気され前室から回収される還気とを合流させ、さらに冷却式除湿装置にて除湿された外気を合流させて、少なくとも処理ゾーンと再生ゾーンを有する吸着ロータ式除湿装置を通して除湿した空気を、ドライルーム内に給気することを特徴とするドライルーム装置である。ドライルームと前室からの還気とを合流させる部分には、三方ダンパまたは夫々ダンパを設置して、ドライルームからの還気と前室からの還気風量割合を可変できるような構成として、前室入口ドア及びドライルーム入口ドアの開閉を検出する装置からの信号によってドライルームからの還気と前室からの還気量を制御するように構成する。
前室ドアの開閉時には、前室からの還気ダンパを絞って、全量または大部分の還気がドライルームから還気されるようにし、またドライルームドアの開閉時には前室からの還気量が多くなるようにダンパを制御することで、外気のドライルーム及び前室への流入を防止して空調負荷の上昇を防止する。
ドライルームのドアを開閉するときは、ドライルームからの還気を絞って、前室からの還気が多くなるように制御することで、前室に侵入した外気の一部がドライルーム内に流入することを防止することで、ドライルーム内の露点温度変動と汚染物質の侵入を防止して、同時に省エネルギーを達成する事ができる。
前室のドアとドライルームのドアは、同時に開閉できないようにインターロックをとる。ドアの開閉を検知するセンサとしては、ドアの開閉と連動する機械式センサ、赤外線センサ、人の体温によって人の出入りを検出する人体センサ、床に設置し人が踏む事で人の出入りを検出する感圧センサなどが考えられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のドライルーム装置は、ドライルームからの還気、即ちドライルームから排気される乾燥空気を前室に通す事によって、ドライルームへの人の入退室による湿分負荷変動を抑えながら、陽圧排気によるエネルギーロスを無くすことにより省エネルギーを達成することのできるドライルーム装置を得ることができる。
【００１３】
つまり、ドライルーム内の空気の一部を前室に通すことにより前室内の湿度が外気より低湿度で陽圧となり、人の入退室で外気側の扉を開けても外気からの湿分の持込を抑えることができる。例えばドライルームからの還気の露点温度が-５０度D.P.の場合、還気の絶対湿度は0.03ｇ/ｋｇ‐DA程度であるのに対し、一般的な冷房した室内条件では絶対湿度は10ｇ/ｋｇ‐DA以上あるため、空調された室内空気であってもドライルーム内に侵入すると除湿負荷大幅に上昇し、ランニングコスト上昇の原因となる。
【００１４】
また、ドライルーム内の空気は内部の湿度負荷、例えば人が居る場合はその呼気や衣服、室内持込物からの放湿によって湿度が次第に上昇する。このために、ドライルーム内の空気をドライルーム装置に全量還気として戻すと、ドライルーム装置は内部湿度負荷によって上昇した湿分だけ除去すれば良いため、少ないエネルギーで除湿を行うことができる。
【００１５】
さらに、入室時に前室に外気が進入して前室の湿度が上がった場合でも、ドライルーム内からの還気によって前室の湿度が充分下がるまで待ってからドライルームに入室するようにすれば、湿度の高い空気がドライルーム内に侵入するのを防止する事ができ、ドライルーム内の湿度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１はドライルーム装置の実施例１を示した説明図である。
【図２】図２はドライルーム装置の実施例２を示した説明図である。
【図３】図３はドライルーム装置の実施例２の制御フローを示したフロー図である。
【図４】図４はドライルーム装置の実施例３を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ドライルーム装置においてドライルームへの人の入退室による湿分負荷変動に対応するという目的を、ドライルームからの還気を用いて省エネルギーをはかりながら実現した。
【実施例１】
【００１８】
先ず、実施例１を示す図１に沿って説明を行う。除湿ロータ１はハニカムロータにシリカゲルなどを合成した公知のものである。そして除湿ロータ１は、吸着ゾーン２、パージゾーン３、再生ゾーン４に分割されている。なお、この吸着ゾーン２、パージゾーン３、再生ゾーン４の風量比は４：１：１に設定されている。吸着ゾーン２を通過した乾燥空気はドライルーム５に供給される。このドライルーム５には前室６が設けられ、前室６にドライルーム５から乾燥空気が供給されるように、空気の通路である前室供給路７が設けられている。
【００１９】
ドライルーム５には圧力検出器８が設けられ、圧力検出器８はダンパ制御装置９に連通している。ダンパ制御装置９はモータダンパ１０を制御するものである。ダンパ制御装置９及びモータダンパ１０は一般に市販されている物でよい。モータダンパ１０は、ドライルーム５からのドライルーム還気路１１を開閉するものである。また、前室６からの前室還気路１２はモータダンパ１０の前で、ドライルーム還気路１１と合流している。
【００２０】
ドライルーム５と前室６の間には、作業者が出入りするドライルームドア１３が設けられ、前室６には前室６から外に出入りする前室ドア１４が設けられている。
【００２１】
ドライルーム５に供給される空気は、必要な空気条件によってヒータ１５によって加熱され、或いはクーラ１６によって冷却される。またプレクーラ１７によって外気は冷却され、結露による除湿がなされた上で、除湿ロータ１の吸着ゾーン２に入る。パージゾーン３を出た空気は再生ヒータ１８によって加熱され、再生ゾーン４へ入る。再生ゾーン４を出た空気は再生ブロア１９によって外に排出される。２０は処理ブロアで、プレクーラ１７を通過した空気を吸着ゾーン２へ送るものである。なおモータダンパ１０の出口は、プレクーラ１７と処理ブロア２０の間に連通している。なお、ドライルーム５へ供給される空気の風量を一定にするため、ヒータ１５とドライルーム５の間に定風量制御装置ＣＡＶなど（一般に市販されているもので良いため、不図示）を設けてもよい。
【００２２】
本発明の実施例１は以上のような構成よりなり、以下動作を説明する。先ず再生ブロア１９、処理ブロア２０、プレクーラ１７を動作させ、除湿ロータ１を回転させる。すると外気はプレクーラ１７で冷却除湿され、低温度空気となって、除湿ロータ１の吸着ゾーン２を通過する。この通過によって吸着除湿されてさらに湿度が下がり、乾燥空気となる。この乾燥空気の要求される温度条件が不十分な場合は、ヒータ１５やクーラ１６によって温度調整された上で、ドライルーム５に供給される。
【００２３】
ドライルームからの空気は、前室供給路７を介して前室６に供給されている。ドライルームの空気はドライルーム還気路１１を介してモータダンパ１０に送られる。また前室６の空気は、前室還気路１２を介してドライルーム還気路１１を通過するドライルーム還気と合流する。
【００２４】
ここで、ドライルーム５内の圧力は、圧力検出器８によって常時検出され、所定値以上の圧力を検出すると、ダンパ制御装置９に信号を出力する。これによって、ダンパ制御装置９はモータダンパ１０を開けるように制御する。すると、ドライルーム５内の空気がドライルーム還気路１１を通過して、処理ブロア２０の吸い込み側に吸い込まれる。
【００２５】
ドライルーム５内の圧力が、圧力検出器８によって所定値以下になったと検出されると、ダンパ制御装置９への信号を停止する。これによって、ダンパ制御装置９はモータダンパ１０を閉めるように制御する。すると、ドライルーム５内の空気はドライルーム還気路１１に流れず、次第にドライルーム５内の圧力が上昇する。このようにして、ドライルーム５内の圧は一定に維持される。
【００２６】
作業者がドライルーム５に入ることを想定する。先ずドライルームドア１３及び前室ドア１４の両方とも閉じておき、作業者は前室ドア１４を開けて、前室６に入り、前室ドア１４を閉じる。前室ドア１４を開けた時に、前室６内の乾燥空気は外部に流出し前室６内の圧が下がり、ドライルーム５内の空気は前室供給路７を介して前室６内に流入する。
【００２７】
このときに、ドライルームドア１３は閉じられているため、湿度の高い外気がドライルーム６内に流入することはない。前室ドア１４を閉じると、前室６内の圧力は次第に高くなり、ドライルーム５内の圧力と等しくなる。
【００２８】
前室６内の圧力がドライルーム５内の圧力と等しくなった頃を見計らって、ドライルームドア１３を開けて、作業者がドライルーム５に入る。この時に、ドライルーム５内の空気と、前室６内の空気が混合するが、この両者の条件は、ほぼ等しいため、問題は無い。このように本発明のドライルーム装置は、陽圧排気を行っていないため、乾燥空気の無駄がなく、エネルギーの無駄も少ない。
【００２９】
図２は本発明の実施例２の説明図である。図１の実施例１と共通部分については同じ番号を付し、重複した説明を避ける。図３は本発明の実施例２の動作を示すフローチャートである。
【００３０】
実施例２のものは、実施例１のものに対して、第１ダンパ２１、第２ダンパ２２、ドライルームドア１３の開閉を検出するドライルームドアセンサ２３、前室ドア１４の開閉を検出する前室ドアセンサ２４、前室の圧力を検出する前室圧力センサ２５が設けられている。またシーケンサより構成される、制御装置２６が設けられている。
【００３１】
制御装置２６は、ドライルームドアセンサ２３、前室ドアセンサ２４及び前室圧力センサ２５からの信号を受けて、第１ダンパ２１及び第２ダンパ２２を制御するものである。またドライルームドア１３の開放を許可する信号（例えば許可ランプの点灯）と、前室ドア１４の開放を許可する信号（例えば許可ランプの点灯）を行う。
【００３２】
本発明の実施例２は以上のように構成され、図３のフローチャートに従って、動作を説明する。
【００３３】
ステップ１で前室ドアセンサ２４がオンになったか否か判断する。つまり作業者が入室のために前室ドア１４を開放したか否か見る。前室ドア１４が開放されたら、ステップ２で第１ダンパ２１を開放し、前室６にドライルーム５からの乾燥空気を供給する。これによって前室６内に外気が流入して湿度が上がる事を防止する。
【００３４】
作業者は、前室６に入ると前室ドア１４を閉める。すると前室６の圧が上昇する。この上昇をステップ３で前室圧力センサ２５によって検出し、ステップ４でドライルームドア１３の開放を許可する信号を出力するとともに、第１ダンパ２１を閉じる。作業者はドライルームドア１３の開放許可が出たことを認識して、ドライルームドア１３を開けて、ドライルーム５に入る。
【００３５】
このドライルームドア１３を開けたことを、ステップ５でドライルームドアセンサ２３によって識別し、ステップ６に進んで第２ダンパ２２を開放する。
【００３６】
制御装置２６は、前室圧力センサ２５からの信号を受けて、前室６内の圧力が所定値になったことをステップ７で識別し、所定値になったらステップ８に進んで第２ダンパ２２を閉じ、処理を終了する。
【００３７】
以上の説明で明らかなように、前室６の圧力が所定値になるまで第１ダンパ２１及び第２ダンパ２２を開放し、所定値になったらドライルームドア１３の開放が許可されるため、ドライルーム５内の湿度がドライルームドア１３の開放によって変動することがない。
【００３８】
以下、本発明の実施例３について図４に沿って説明する。この実施例３も図１の実施例１と共通部分については同じ番号を付し、重複した説明を避ける。実施例３のものは、実施例１のものに対して、３方ダンパ２７が設けられている。３方ダンパ２７は、前室還気路１２を、処理ブロア２０入口に導く管路２８と、ドライルーム還気路１１に連結する管路２９との何れかに切り替えるものである。
【００３９】
本発明の実施例３のものは、前室ドア１４を開放した時に、３方ダンパ２７を前室還気路１２と管路２８に接続するように切り替える。こうする事によって、前室６に外気が入って湿度が上昇しても、その湿度の上昇した空気は、処理ブロア２０によって除湿ロータ１の吸着ゾーン２に送られ、乾燥空気となって再びドライルーム５に送られる。
【００４０】
作業者が前室６に入り、前室ドア１４を閉めた後、ドライルームドア１３を開放する場合には、３方ダンパ２６をドライルーム還気路１１と連通するように切り替える。これによって、前室６の圧力はドライルーム５の圧力と等しくなり、ドライルームドア１３の開放によって、前室６の空気がドライルーム５に流れ込むことが少なく、ドライルーム５の空気の湿度変化が少ない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のドライルーム装置は、以上説明のとおり、乾燥空気の供給されるドライルーム内の湿度が人の出入りによっても変化することが少ない。よって、乾燥空気の供給量を少なくすることができ、製造コストが安価にできるだけでなく、運転エネルギーも少なくてすむ。
【符号の説明】
【００４２】
１    除湿ロータ
２    吸着ゾーン
３    パージゾーン
４    再生ゾーン
５    ドライルーム
６    前室
７    前室供給路
８    圧力検出路
９        ダンパ制御装置
１０      モータダンパ
１１      ドライルーム還気路
１２      前室還気路
１３      ドライルームドア
１４      前室ドア
１５      ヒータ
１６      クーラ
１７      プレクーラ
１８      再生ヒータ
１９      再生ブロア
２０      処理ブロア
２１      第１ダンパ
２２      第２ダンパ
２３      ドライルームドアセンサ
２４      前室ドアセンサ
２５      前室圧力センサ
２６      制御装置
２７      ３方ダンパ
２８      管路
２９      管路
【図１】
2013081900.tif 000003
【図２】
2013081900.tif 000004
【図３】
2013081900.tif 000005
【図４】
2013081900.tif 000006